Nhận viết luận văn Đại học , thạc sĩ - Zalo: 0917.193.864 Tham khảo bảng giá dịch vụ viết bài tại: vietbaocaothuctap.net Download luận văn thạc sĩ ngành công nghệ thông tin với đề tài: Các kế hoạch quản lý hàng đợi động cho truyền thông đa phương tiện, cho các bạn làm luận án tham khảo

1. 1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
LÊ XUÂN ANH
CÁC KẾ HOẠCH QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI ĐỘNG CHO TRUYỀN
THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN
Ngành: Công Nghệ Thông Tin
Chuyên ngành: Truyền dữ liệu và Mạng máy tính
Mã số:
LUẬN VĂN THẠC SĨ TRUYỀN DỮ LIỆU VÀ MẠNG MÁY TÍNH
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Đình Việt
Hà Nội – 2016

2. 2
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận Văn này là của riêng tôi. Kết quả đạt được trong Luận văn
là sản phẩm của riêng cá nhân tôi, không dùng bất kỳ hình thức sao chép lại nào từ các
công trình của người khác. Những phần được trình bày trong nội dung Luận văn này,
đều là của cá nhân hoặc được tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau. Tôi xin cam
đoan tất cả các tài liệu tham khảo đều có xuất xứ rõ ràng và được trích dẫn đúng quy
cách, quy định. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỷ luật theo
quy định cho lời cam đoan này của mình.
Hà Nội, 11/2016
Lê Xuân Anh

3. 3
LỜI CÁM ƠN
Trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc nhất tới người hướng dẫn tôi,
thầy PGS.TS. Nguyễn Đình Việt – Giảng viên khoa Công nghệ Thông tin - Trường Đại
học Công nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội, người đã định hướng đề tài, định hướng
nghiên cứu, luôn luôn tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và chỉ bảo tôi trong suốt quá trình
thực hiện luận văn cao học này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy các cô đã giảng dạy và giúp đỡ tôi
trong suốt quá trình nghiên cứu và học tập tại trường Đại Học Công Nghệ - Đại Học
Quốc Gia Hà Nội.
Sau cùng, tôi xin cám ơn và biết ơn tới gia đình, những người thân của tôi, những
người đã ủng hộ, khuyến khích, giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình học tập và thực hiện
luận văn.
Do điều kiện nghiên cứu, kiến thức có hạn, nên bản luận văn không tránh khỏi sơ
suất, kính mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô, bạn bè và đồng nghiệp để bản luận
văn được hoàn thiện hơn.
Hà Nội, 11/2016
Lê Xuân Anh

4. 4
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN..............................................................................................................2
LỜI CÁM ƠN ...................................................................................................................3
MỤC LỤC .........................................................................................................................4
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT.....................................................7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ..........................................................................................9
DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ...........................................................................................11
DANH MỤC CÁC BẢNG..............................................................................................12
MỞ ĐẦU..........................................................................................................................13
1. Mục đích và ý nghĩa của đề tài............................................................................13
2. Cấu trúc các chương ............................................................................................15
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU............................................................................................16
1.1 Mạng Internet và giao thức TCP/IP...................................................................16
1.1.1 Mạng Internet.............................................................................................16
1.1.2 Giao thức tầng giao vận: TCP và UDP ....................................................17
1.2 Khái niệm hệ thống thời gian thực, multimedia, QoS và đảm bảo QoS.........21
1.2.1 Hệ thống thời gian thực .............................................................................21
1.2.2 Truyền thông đa phương tiện (multimedia) ............................................22
1.2.3 Khái niệm QoS và đảm bảo QoS ..............................................................23
1.3 Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort) và truyền thông đa phương tiện ............26
1.3.1 Hạn chế của dịch vụ cố gắng tối đa ..........................................................27
1.3.2 Tổng quan các phương pháp đảm bảo QoS cho truyền thông
multimedia trên nền các dịch vụ Best Effort.........................................................28
1.4 Hiệu năng và Đánh giá hiệu năng mạng ............................................................33
1.4.1 Hiệu năng ....................................................................................................33
1.4.2 Các phương pháp đánh giá hiệu năng mạng...........................................34
CHƯƠNG 2. CÁC KẾ HOẠCH QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI ĐỘNG CHO TRUYỀN
THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN TRÊN KIẾN TRÚC MẠNG TRUYỀN THỐNG ...36
2.1 Cách tiếp cận truyền thống và hệ quả................................................................36
2.1.1 Hiện tượng Lock-Out và Global Synchronization ..................................36

5. 5
2.1.2 Hiện tượng Full Queues.............................................................................37
2.2 Chiến lược AQM...................................................................................................37
2.2.1 Giảm số gói tin bị loại bỏ tại router..........................................................37
2.2.2 Giảm độ trễ .................................................................................................37
2.2.3 Tránh hiện tượng Lock-Out......................................................................38
2.3 Chiến lược RED....................................................................................................38
2.3.1 Giới thiệu.....................................................................................................38
2.3.2 Nguyên tắc hoạt động.................................................................................38
2.3.3 Mục tiêu.......................................................................................................39
2.3.4 Giải thuật.....................................................................................................39
2.3.5 Thiết lập tham số cho RED........................................................................42
2.3.6 Mô phỏng RED và so sánh với DropTail .................................................43
2.4 Adaptive-RED (A-RED) ......................................................................................48
2.4.1 Thuật toán A-RED .....................................................................................49
2.4.2 Thiết lập các tham số .................................................................................50
2.4.3 Mô phỏng A-RED.......................................................................................52
CHƯƠNG 3. CÁC KẾ HOẠCH QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI ĐỘNG CHO TRUYỀN
THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN TRONG KIẾN TRÚC CÁC DỊCH VỤ PHÂN LOẠI
..........................................................................................................................................57
3.1 Mô hình DiffServ..................................................................................................57
3.1.2 Đánh dấu gói DiffServ................................................................................60
3.1.3 Đối xử theo từng chặng PHB.....................................................................61
3.1.4 DiffServ trong bộ mô phỏng NS2..............................................................63
3.2 Thuật toán RIO ....................................................................................................66
3.2.1 Ý tưởng của RIO ........................................................................................66
3.2.2 Thuật toán RIO ..........................................................................................67
CHƯƠNG 4. ĐÁNH GIÁ RED, RIO VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA LUỒNG ĐỘT
BIẾN GÂY RA CHO CÁC LUỒNG ƯU TIÊN TRONG KIẾN TRÚC MẠNG
DIFFSERV, SỬ DỤNG AQM RIO BẰNG MÔ PHỎNG ..........................................70
4.1 Đánh giá RIO và so sánh với RED......................................................................70

6. 6
4.1.1 Cấu hình mạng mô phỏng .........................................................................70
4.1.2 Kết quả mô phỏng ......................................................................................71
4.1.3 Nhận xét cá nhân........................................................................................72
4.2 Mô phỏng DiffServ sử dụng AQM RIO-C, mục tiêu đánh giá sự đảm bảo chất
lượng dịch vụ trong truyền thông đa phương tiện...................................................73
4.2.1 Cấu hình mạng mô phỏng .........................................................................73
4.2.2 Kết quả mô phỏng và nhận xét với từng trường hợp .............................76
KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO.........................84
A. KẾT LUẬN .............................................................................................................84
B. PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO..............................................85
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................86
A. TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT .....................................................................................86
B. TÀI LIỆU TIẾNG ANH ......................................................................................86
PHỤ LỤC ........................................................................................................................88
File red.tcl và redPerl.pl (mục 2.4.6.1) ...............................................................88
File Red.tcl: Tính kích thước hàng đợi, hàng đợi trung bình và vẽ đồ thị..88
File redPerl.pl: Dùng để tính hệ số sử dụng đường truyền (%), và thông
lượng các kết nối tcp................................................................................................92
File ared.tcl (mục 2.5.3)........................................................................................93
File mô phỏng RIO và DiffServ (chương 4) .......................................................97

7. 7
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
A-RED Adaptive - Random Early Drop; Adaptive-RED
A-RIO Adaptive – RED with In and Out bit; Adaptive-RIO
ACL Access Control Lists
AF Assured Forwarding
AQM Active Queue Management
ARPANET Advanced Research Projects Agency Network
CA Congestion Avoidance
CBR Constant Bit Rate
CBS Commited Burst Size
CIR Commited Information Rate
CP Code Point
DS Differentiated Services
DSCP Differentiated Service Code Point
EBS Excess Burst Size
ECN Explicit Congestion Notification
EF Expedited Forwarding
FCFS First Come First Serve
FIFO First In First Out
FTP File Transfer Protocol
HTTP HyperText Transfer Protocol
IETF Internet Engineering Task Force
IntServ Integrated Services

8. 8
IP Internet Protocol
ISP Internet Service Provider
LAN Local Area Network
NS Network Simulator
PHB Per-Hop Behavior
PIR Peak Information Rate
PBS Peak burst size
PQ Priority Queue
QoS Quality of Service
RED Random Early Detection; Random Early Drop
RIO RED with In and Out bit
RIO-C RIO-Coupled
RIO-D RIO-Decoupled
RSVP Resource Revervation Protocol
RTT Round Trip Time
SS Slow Start
TCP Transmission Control Protocol
ToS Type of Service
TSW2CM Time Sliding Window with Two Color Marking/Maker
TSW3CM Time Sliding Window with Three Color Marking/Maker
srTCM Single Rate Three ColorMaker
TSW Time Sliding Window
UDP User Datagram Protocol
WFQ Weighted Fair Queuing
WRED Weighted RED

9. 9
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: TCP Header
Hình 1.2: UDP Header
Hình 1.3: Kiến trúc cơ bản của QoS
Hình 1.4: Các tham số QoS chính
Hình 1.5: Ba mức QoS trong mạng không đồng nhất
Hình 1.6: Độ trễ end-to-end
Hình 1.7: Mối quan hệ giữa thời gian tạm dừng và sự mất mát gói tin
Hình 2.1: Cơ chế lập lịch FCFS/FIFO
Hình 2.2: Ví dụ về cơ chế phục vụ FCFS/FIFO
Hình 2.3: Cơ chế lập lịch hàng đợi có xét độ ưu tiên
Hình 2.4: Ví dụ về cơ chế lập lịch hàng đợi có xét độ ưu tiên
Hình 2.5: Giải thuật tổng quát cho RED gateways
Hình 2.6: Giải thuật RED chi tiết
Hình 2.7: Cấu hình mạng mô phỏng so sánh giữa RED và DropTail
Hình 2.8: Kết quả mô phỏng với DropTail
Hình 2.9: Kết quả mô phỏng với RED
Hình 2.10: Thuật toán hiệu chỉnh maxp trong A-RED
Hình 2.11: Cấu hình mạng mô phỏng so sánh giữa RED và A-RED
Hình 2.12: Kết quả hàng đợi trung bình của RED trong mô phỏng trường hợp 1 so sánh
RED và A-RED
Hình 2.13: Kết quả hàng đợi trung bình của A-RED trong mô phỏng trường hợp 1 so
sánh RED và A-RED
Hình 2.14: Kết quả hàng đợi trung bình của RED trong mô phỏng trường hợp 2 so sánh
RED và A-RED

10. 10
Hình 2.15: Kết quả hàng đợi trung bình của A-RED trong mô phỏng trường hợp 2 so
sánh RED và A-RED
Hình 3.1: Kiến trúc DiffServ đơn giản
Hình 3.2: Mô hình DiffServ tại mạng biên và mạng lõi
Hình 3.3: Xử lý chuyển tiếp nhanh EF PHB
Hình 3.4: Các phân lớp AF PHB
Hình 3.5: Thuật toán RIO
Hình 3.6: Thuật toán RED (a) và RIO (b)
Hình 4.1: Cấu hình mạng mô phỏng so sánh RIO và RED
Hình 4.2: Kết quả mô phỏng với RED
Hình 4.3: Kết quả mô phỏng với RIO-TSW
Hình 4.4: Cấu hình mạng mô phỏng DiffServ
Hình 4.5: Băng thông của đường truyền tương ứng với 3 luồng lưu lượng
Hình 4.6: Tỷ lệ mất gói tin tương ứng theo thời gian với 3 luồng
Hình 4.7: Kích thước hàng đợi RIO-C
Hình 4.8: Băng thông của đường truyền tương ứng với 3 luồng lưu lượng
Hình 4.9: Tỷ lệ mất gói tin tương ứng theo thời gian với 3 luồng
Hình 4.10: Kích thước hàng đợi RIO-C
Hình 4.11: Băng thông của đường truyền tương ứng với 3 luồng lưu lượng
Hình 4.12: Tỷ lệ mất gói tin tương ứng theo thời gian với 3 luồng
Hình 4.13: Tỷ lệ mất gói tin tương ứng theo thời gian với 3 luồng (phóng to giai đoạn
loại bỏ)
Hình 4.14: Kích thước hàng đợi RIO-C

11. 11
DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ
Đồ thị 2.1: Đồ thị kết quả thu được từ mô phỏng so sánh giữa RED và DropTail
Đồ thị 2.2: Đồ thị kết quả thu được từ mô phỏng trường hợp 1 so sánh giữa RED và A-
RED
Đồ thị 2.3: Đồ thị kết quả thu được từ mô phỏng trường hợp 2 so sánh giữa RED và A-
RED

12. 12
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Bảng kết quả thống kê của mô phỏng 1 so sánh giữa RED và DropTail
Bảng 2.2: Bảng kết quả thống kê của mô phỏng trường hợp 1 so sánh giữa RED và A-
RED
Bảng 2.3: Bảng kết quả thống kê của mô phỏng trường hợp 2 so sánh giữa RED và A-
RED
Bảng 4.1: Các tham số sử dụng srTCM
Bảng 4.2: Các tham số của RIO
Bảng 4.3: Một số kết quả thu được từ mô phỏng 1
Bảng 4.4: Một số kết quả thu được từ mô phỏng 2
Bảng 4.5: Một số kết quả thu được từ mô phỏng 3

13. 13
MỞ ĐẦU
1. Mục đích và ý nghĩa của đề tài
Ngày nay trong thế giới số, trong xu hướng phát triển bùng nổ của thông tin, trong
một thế giới phẳng, vấn đề liên lạc, thông tin được cập nhật liên tục, việc truyền tải
thông tin ngày càng được quan tâm đặc biệt. Các ứng dụng thời gian thực trên Internet
ngày càng được quan tâm và phát triển một cách nhanh chóng, vượt bâc. Vấn đề đặt ra
là làm sao dữ liệu truyền đi một cách nhanh nhất, có được độ tin cậy cao nhất, tránh mất
mát dữ liệu tốt nhất, giảm thiểu tối đa hiện tượng tắc nghẽn có thể xảy ra khi truyền tin.
Ngày nay, các ứng dụng đa phương tiện đang là xu thế của công nghệ, có thể kể đến như
điện thoại qua mạng (Internet telephony), hội thảo trực tuyến (video conferencing), xem
video theo yêu cầu (video on demand)... và đặc biệt khoảng vài năm gần đây là các ứng
dụng truyền hình trực tiếp (live stream) thời gian thực đang ngày càng được sử dụng
rộng rãi, kể đến như các ứng dụng truyền hình trực tiếp trên Youtube, Facebook, các
trang live stream giải trí của VTC… Đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) là vấn đề quan
trọng nhất trong truyền thông đa phương tiện. Chúng ta hiểu khái quát đảm bảo chất
lượng dịch vụ ở đâu là:
 Đảm bảo độ trễ và biến động trễ (jitter) nhỏ
 Thông lượng đủ lớn
 Hệ số sử dụng đường truyền cao
 Tỷ lệ mất gói tin có thể chấp nhận được ở một mức độ nhất định.
Để đáp ứng được những yêu cầu đó, chúng ta cần phải tiến hành đồng thời các cơ
chế điều khiển lưu lượng đối với các giao thức truyền thông kiểu end-to-end (cụ thể là
TCP) và những cơ chế đặc biệt thực hiện đối với mạng, cụ thể là thực hiện ở các bộ định
tuyến (router).
Hiện tượng tắc nghẽn trong mạng xảy ra khi có quá nhiều lưu lượng truyền đến,
khiến các nút mạng không có đủ khả năng để phục vụ cho tất cả. Để tránh được sự tắc
nghẽn trong mạng, tận dụng được tối đa băng thông của đường truyền, giao thức TCP sử
dụng kỹ thuật: khởi động chậm – SS, tránh tắc nghẽn – CA và giảm tốc độ phát lại các
gói tin bị mất do tắc nghẽn theo cấp số nhân. Thực thể TCP bên gửi duy trì một cửa sổ
gọi là cửa sổ tắc nghẽn dùng để giới hạn lượng dữ liệu tối đa có thể gửi đi liên tiếp ở
mức không vượt quá kích thước vùng đệm của nơi nhận khi xảy ra tắc nghẽn. Khi bị mất
một gói tin, thực thể TCP bên gửi giảm kích thước cửa sổ tắc nghẽn đi một nửa, nếu việc
mất gói tin tiếp diễn, kích thước cửa sổ tắc nghẽn lại giảm tiếp theo cách trên (cho tới khi
chỉ còn bằng kích thước của một gói tin). Với những gói tin vẫn còn nằm trong cửa sổ
được phép, thời gian chờ để được gửi lại sẽ được tăng lên theo hàm mũ cơ số hai sau
mỗi lần phát lại.

14. 14
Trong kỹ thuật truyền thống, hàng đợi được đặt một kích thước tối đa, khi các gói tin
đến, sẽ được cho vào các hàng đợi đã thiết lập, khi hàng đợi đã đầy, các gói tin tiếp theo
đến sẽ bị loại bỏ đến khi nào hàng đợi có chỗ (khi các gói tin trong hàng đợi được
chuyển đi) thì mới được nhận tiếp vào hàng (đây là kỹ thuật FIFO hay còn gọi là FCFS).
Trong bộ mô phỏng mạng NS, kỹ thuật trên được cài đặt với tên gọi là “DropTail”. Với
kiểu hàng đợi truyền thống FIFO này, tình trạng hàng đợi đầy xảy ra thường xuyên, dẫn
đến độ trễ truyền tin lớn, tỷ lệ mất mát gói tin cao và thông lượng đường truyền là thấp,
vì thế ta cần phải có các kỹ thuật khác hiệu quả hơn, đảm bảo cho mạng đạt được mục
tiêu là thông lượng cao và độ trễ trung bình nhỏ,
AQM (Active Queue Management) là một chiến lược quản lý hàng đợi động,
trong đó các thực thể đầu cuối có thể phản ứng lại tắc nghẽn khi hiện tượng này
mới chớm có dấu hiệu xuất hiện (*). Theo đó, gateway sẽ quyết định cách thức loại bỏ
sớm gói tin trong hàng đợi của nó trong khi tình trạng của mạng còn có thể kiểm soát
được. Hai chiến lược AQM đặc trưng sẽ được trình bày trong luận văn là:
RED (Random Early Detection of Congestion; Random Early Drop) là một chiến
lược AQM cơ bản, áp dụng cho mạng chuyển mạnh gói. RED thực hiện loại bỏ gói tin
trong hàng đợi hoặc đánh dấu vào trường ECN trong header của các gói tin TCP để báo
cho bên gửi biết là sắp có tắc nghẽn xảy ra, yêu cầu nguồn giảm phát tin để tránh tràn
hàng đợi. Một khuyết điểm của RED là nó đối xử công bằng với tất cả các gói tin đến.
Ưu điểm chính của RED là tính đơn giản, không yêu cầu tất cả các gateway trên Internet
cùng phải sử dụng kỹ thuật này, mà có thể triển khai dần [16].
RIO (RED with In/Out bit) là một thuật toán mở rộng của RED, kế thừa lại RED và
bổ xung thêm cách phân loại các gói tin đến theo cấp độ ưu tiên khác nhau. RIO là thuật
toán AQM áp dụng cho kiến trúc mạng DiffServ, dùng để chuyển tiếp có phân loại các
gói tin [9].
Mục tiêu chính của Luận văn là tập trung nghiên cứu và đánh giá các kế hoạch
quản lý hàng đợi động cho truyền thông đa phương tiện, nhằm đảm bảo chất lượng
dịch vụ QoS. Nghiên cứu, đánh giá và so sánh giữa các chiến lược quản lý hàng đợi
động cho truyền thông đa phương tiện, đánh giá sự ảnh hưởng của các luồng lưu
lượng đột biết tác động lên các luồng có sẵn trong mạng, đánh giá vai trò đảm bảo
chất lượng dịch vụ của mô hình mạng DiffServ, áp dụng chiến lược quản lý hàng
đợi động RIO vào mô hình DiffServ.
Với mục tiêu trên, với sự giúp đỡ của thầy PGS.TS Nguyễn Đình Việt, tôi đã dành
thời tìm hiểu, nghiên cứu, mô phỏng, đánh giá các thuật toán quản lý hàng đợi động
AQM dùng trong mạng truyền thống là RED và mở rộng của nó là A-RED. Sau đó với
mô hình mạng DiffServ, mô hình mạng có phân loại các luồng dữ liệu đến tôi đã tìm

15. 15
hiểu và nghiên cứu về RIO một thuật toán mở rộng của RED. Để cuối cùng áp dụng RIO
vào DiffServ tiến hành mô phỏng và đánh giá nó hướng đến kết luận của mục tiêu đề ra.
Luận Văn với đề tài “CÁC KẾ HOẠCH QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI ĐỘNG CHO
TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN” của tôi sẽ được chia thành các mục chính như
trình bày dưới đây:
2. Cấu trúc các chương
Xuất phát từ những mục đích trên Luận văn được chia làm 4 chương như sau:
 Chương 1: Tổng quan về Mạng Internet và các dịch vụ. Giới thiệu về truyền
thông đa phương tiện trên mạng, khái niệm QoS, các phương pháp đảm bảo chất
lượng dịch vụ trong truyền thông đa phương tiện. Các khái niệm về hiệu năng và
các độ đo, các phương pháp đánh giá hiệu năng mạng, giới thiệu sơ lược về bộ
mô phỏng NS2.35 mà chúng tôi sẽ dùng để mô phỏng và đánh giá trong luận văn.
 Chương 2: Trình bày về các chiến lược quản lý hàng đợi động trên kiến trúc
mạng truyền thống: RED, A-RED. Mỗi chiến lược đều có mô phỏng (thông qua
bộ mô phỏng NS2) và kết quả mô phỏng đi kèm.
 Chương 3: Trình bày về các chiến lược quản lý hàng đợi động trong kiến trúc
mạng DiffServ, hướng đến mục tiêu nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS.
Tổng quan về DiffServ và trình bày chiến lược đặc trưng là RIO, RIO là một
thuật toán kế thừa RED và có thêm chức năng xử lý các gói ti đến theo mức độ
ưu tiên khác nhau. Áp dụng RIO vào mạng DiffServ, đánh giá so sánh giữa RIO
và RED, nghiên cứu và đánh giá vai trò đảm bảo dịch vụ trong truyền thông đa
phương tiện của mô hình DiffServ kết hợp với thuật toán quản lý hàng đợi động
RIO, sự ảnh hưởng của các luồng lưu lượng ưu tiên và không ưu tiên gây ra trong
mạng (Sử dụng bộ mô phỏng NS2).
 Chương 4: Mô phỏng và đánh giá.

16. 16
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1 Mạng Internet và giao thức TCP/IP
1.1.1 Mạng Internet
[7] Tiền thân của mạng Internet là ARPANET, xuất phát từ một mạng thí nghiệm
được Robert L.G đề xuất vào năm 1967. Cơ quan quản lý dự án nghiên cứu phát triển
ARPA thuộc Bộ Quốc phòng Mỹ đã liên kết mạng tại 4 địa điểm đầu tiên vào tháng 7
năm 1968 bao gồm: Viện nghiên cứu Stanford, Đại học tổng hợp California ở Los
Angeles, Đại học tổng hợp Utah và Đại học tổng hợp California ở Santa Barbara
(UCSB). Đó chính là mạng liên khu vực (WAN) đầu tiên được xây dựng.
Thuật ngữ "Internet" xuất hiện lần đầu vào khoảng năm 1974. Lúc đó mạng vẫn
được gọi là ARPANET.
Năm 1983, giao thức TCP/IP chính thức được coi như một chuẩn đối với ngành
quân sự Mỹ và tất cả các máy tính nối với ARPANET phải sử dụng chuẩn mới này.
Năm 1984, ARPANET được chia ra thành hai phần: phần thứ nhất vẫn được gọi
là ARPANET, dành cho việc nghiên cứu và phát triển; phần thứ hai được gọi là
MILNET, là mạng dùng cho các mục đích quân sự. Giao thức TCP/IP ngày càng thể
hiện rõ các điểm mạnh của nó, quan trọng nhất là khả năng liên kết các mạng khác với
nhau một cách dễ dàng. Chính điều này cùng với các chính sách mở cửa đã cho phép các
mạng dùng cho nghiên cứu và thương mại kết nối được với ARPANET, thúc đẩy việc
tạo ra một siêu mạng (SuperNetwork).
Năm 1980, ARPANET được đánh giá là mạng trụ cột của Internet. Mốc lịch sử
quan trọng của Internet được xác lập vào giữa thập niên 1980 khi tổ chức khoa học quốc
gia Mỹ NSF thành lập mạng liên kết các trung tâm máy tính lớn với nhau gọi là
NSFNET. Nhiều doanh nghiệp đã chuyển từ ARPANET sang NSFNET và do đó sau gần
20 năm hoạt động, ARPANET không còn hiệu quả đã ngừng hoạt động vào khoảng năm
1990.
Sự hình thành mạng xương sống của NSFNET và những mạng vùng khác đã tạo
ra một môi trường thuận lợi cho sự phát triển của Internet.
Tới năm 1995, NSFNET thu lại thành một mạng nghiên cứu còn Internet thì vẫn
tiếp tục phát triển. Với khả năng kết nối mở như vậy, Internet đã trở thành một mạng lớn
nhất trên thế giới, mạng của các mạng, xuất hiện trong mọi lĩnh vực thương mại, chính
trị, quân sự, nghiên cứu, giáo dục, văn hoá, xã hội... Cũng từ đó, các dịch vụ trên Internet
không ngừng phát triển tạo ra cho nhân loại một thời kỳ mới: kỷ nguyên thương mại
điện tử trên Internet.

17. 17
1.1.2 Giao thức tầng giao vận: TCP và UDP
TCP (Transmission Control Protocol - "Giao thức điều khiển truyền vận") là
một trong các giao thức cốt lõi của bộ giao thức TCP/IP. Với TCP, các ứng dụng trên
các máy chủ được nối mạng có thể tạo các "kết nối" với nhau, từ đó các máy có thể gửi
các gói tin cho nhau. Giao thức TCP đảm bảo dữ liệu được chuyển tới nơi nhận một cách
đáng tin cậy và đúng thứ tự. TCP còn phân biệt giữa dữ liệu của nhiều ứng dụng (chẳng
hạn, dịch vụ Web và dịch vụ thư điện tử) đồng thời chạy trên cùng một máy chủ. TCP hỗ
trợ nhiều giao thức ứng dụng phổ biến nhất trên Internet và các ứng dụng kết quả, trong
đó có WWW, thư điện tử và Secure Shell. Trong bộ giao thức TCP/IP, TCP là tầng trung
gian giữa giao thức IP bên dưới và một ứng dụng bên trên. Các ứng dụng thường cần các
kết nối đáng tin cậy kiểu đường ống để liên lạc với nhau, trong khi đó, giao thức IP
không cung cấp những dòng kiểu đó, mà chỉ cung cấp dịch vụ chuyển gói tin không
đáng tin cậy.
Trong mô hình OSI đơn giản TCP làm nhiệm vụ của tầng giao vận. Các ứng dụng
gửi các dòng gồm các byte 8-bit tới TCP để chuyển qua mạng. TCP phân chia dòng byte
này thành các đoạn (segment) có kích thước thích hợp (thường được quyết định dựa theo
kích thước của đơn vị truyền dẫn tối đa (MTU) của tầng liên kết dữ liệu của mạng mà
máy tính đang nằm trong đó). Sau đó, TCP chuyển các gói tin thu được tới giao thức IP
để gửi nó qua một liên mạng tới mô đun TCP tại máy tính đích. TCP kiểm tra để đảm
bảo không có gói tin nào bị thất lạc bằng cách gán cho mỗi gói tin một "số thứ tự"
(sequence number). Số thứ tự này còn được sử dụng để đảm bảo dữ liệu được trao cho
ứng dụng đích theo đúng thứ tự. Mô đun TCP tại đầu kia gửi lại "tin báo nhận"
(acknowledgement) cho các gói tin đã nhận được thành công; một "đồng hồ" (timer) tại
nơi gửi sẽ báo time-out nếu không nhận được tin báo nhận trong khoảng thời gian bằng
một round-trip time (RTT), và dữ liệu (được coi là bị thất lạc) sẽ được gửi lại. TCP sử
dụng checksum (giá trị kiểm tra) để xem có byte nào bị hỏng trong quá trình truyền hay
không; giá trị này được tính toán cho mỗi khối dữ liệu tại nơi gửi trước khi nó được gửi,
và được kiểm tra tại nơi nhận.
Khác với giao thức UDP – giao thức có thể gửi gói tin mà không cần thiết lập kết
nối. Giao thức TCP đòi hỏi phải thiết lập kết nối trước khi truyền dữ liệu. Các kết nối sử
dụng TCP có 3 giai đoạn:
1. Thiết lập kết nối.
2. Truyền dữ liệu.
3. Kết thúc kết nối.

18. 18
Để thiết lập kết nối TCP sử dụng quá trình bắt tay ba bước (3-way handshake). Trước
khi client thử kết nối với một server, server phải đăng ký một cổng và mở cổng đó cho
các kết nối: đây được gọi là mở bị động. Một khi mở bị động đã được thiết lập thì một
client có thể bắt đầu mở chủ động. Để thiết lập một kết nối, quy trình bắt tay 3 bước xảy
ra như sau:
 Client yêu cầu mở cổng dịch vụ bằng cách gửi gói tin SYN (gói tin TCP) tới
server, trong gói tin này, tham số sequence number được gán cho một giá trị ngẫu
nhiên X, đó là số thứ tự khởi đầu - ISN (Initial sequence number), của bên gửi.
 Server hồi đáp bằng cách gửi lại phía client bản tin SYN-ACK, trong gói tin này,
tham số acknowledgment number được gán giá trị bằng X + 1, tham số sequence
number được gán ngẫu nhiên một giá trị Y, đó là số thứ tự khởi đầu - ISN (Initial
sequence number), của bên nhận.
 Để hoàn tất quá trình bắt tay ba bước, client tiếp tục gửi tới server bản tin ACK,
trong bản tin này, tham số sequence number được gán cho giá trị bằng X + 1 còn
tham số acknowledgment number được gán giá trị bằng Y + 1.
Tại thời điểm này, cả client và server đều được xác nhận rằng, một kết nối đã được thiết
lập.
Một vài đặc điểm của TCP để có thể phân biệt với UDP:
 Truyền dữ liệu không lỗi (do có cơ chế sửa lỗi/truyền lại).
 Truyền các gói dữ liệu theo đúng thứ tự.
 Truyền lại các gói dữ liệu mất trên đường truyền.
 Loại bỏ các gói dữ liệu trùng lặp.
 Cơ chế hạn chế tắc nghẽn đường truyền.
TCP Header: do TCP là giao thức đáng tin cậy nên header của TCP rất phức tạp

19. 19
Hình 1.1: TCP Header
 Source Por (16 bits): Số hiệu cổng TCP của trạm nguồn.
 Destination Port (16 bit): Số hiệu cổng TCP của trạm đích.
 32 bit sequence number: dùng để đánh số thứ tự gói tin (từ số sequence nó sẽ tính
ra được số byte đã được truyền).
 32 bit acknowledgement number: dùng để báo nó đã nhận được gói tin nào và nó
mong nhận được byte mang số thứ tự nào tiếp theo.
 4 bit header length: cho biết toàn bộ header dài bao nhiêu Word (1 Word = 4
byte).
 Reserved (6 bit): dành để dùng trong tương lai
 Control bit (các bit điều khiển):
o URG: Vùng con trỏ khẩn (Ucgent Poiter) có hiệu lực.
o ACK: Vùng báo nhận (ACK number) có hiệu lực.
o PSH: Chức năng PUSH.
o RST: Khởi động lại (reset) liên kết.
o SYN: Đồng bộ hóa số hiệu tuần tự (sequence number).
o FIN: Không còn dữ liệu từ trạm nguồn.
 Phần kí tự (trước 16 bit Window Size): là các bit dùng để điều khiển cờ (flag)
ACK, cờ Sequence v.v.
 Checksum (16 bit): mã kiểm soát lỗi cho toàn bộ segment (header + data)
 16 bit urgent pointer: được sử dụng trong trường hợp cần ưu tiên dữ liệu (kết hợp
với bit điều khiển URG ở trên).

20. 20
 Options (độ dài thay đổi): khai báo các option của TCP, trong đó có độ dài tối đa
của vùng TCP data trong một segment.
 Data (độ dài thay đổi): chứa dữ liệu của tầng trên, có độ dài tối đa ngầm định là
536 byte. Giá trị này có thể điều chỉnh bằng cách khai báo trong vùng options.
UDP (User Datagram Protocol):
Khác với TCP, UDP không cung cấp sự tin cậy và thứ tự truyền nhận mà TCP làm,
các gói dữ liệu có thể đến không đúng thứ tự hoặc bị mất mà không có thông báo. Do đó
UDP cung cấp các dịch vụ vận chuyển không tin cậy. Tuy nhiên UDP nhanh và hiệu quả
hơn đối với các mục tiêu như kích thước nhỏ và yêu cầu khắt khe về thời gian. Do bản
chất không trạng thái của nó nên nó hữu dụng đối với việc trả lời các truy vấn yêu cầu
truyền lượng dữ liệu nhỏ với số lượng lớn người yêu cầu.
UDP được dùng khi tốc độ là mong muốn và việc sửa lỗi là không cần thiết. Đây
cũng là lý do mà UDP được dùng cho truyền thông đa phương tiện. Ví dụ như: các
chương trình phát sóng trực tiếp, các luồng dữ liệu có độ ưu tiên cao. Giả sử bạn đang
xem hình ảnh video trực tiếp, lúc này giao thức thường sử dụng là UDP thay vì TCP.
Các máy chủ chỉ cần gửi một dòng của các gói tin UDP để máy tính xem. Nếu bạn bị
mất kết nối của bạn trong vài giây, video sẽ đóng băng cho một thời điểm và sau đó
chuyển đến các bit hiện tại của truyền hình, bỏ qua các bit bạn đã bị bỏ qua. Video hoặc
âm thanh có thể bị bóp méo một lúc và video tiếp tục được chạy mà không có dữ liệu bị
mất.
UDP Header:
Hình 1.2: UDP Header
 Gồm 16 bit source port
 16 bit destination port. Vậy port là gì? Có rất nhiều session sử dụng kết nối UDP
vậy làm thế nào để định danh chúng? Để giải quyết điều này tầng Transport dùng
1 cặp source port và destination port để định danh 1 session đang truy nhập vào
đường truyền của kết nối UDP. Ta có thể coi port là địa chỉ tầng Transport (giao
thức DNS chạy UDP port 53, TFTP port 69…).
 16 bit UDP Length: cho biết toàn bộ gói tin UDP dài tổng cộng bao nhiêu byte.

21. 21
 16 bit UDP checksum: sử dụng thuật toán mã vòng CRC để kiểm lỗi. Và chỉ kiểm
tra một cách hạn chế.
Những ứng dụng phổ biến sử dụng UDP như DNS (Domain Name System), ứng
dụng streaming media, Voice over IP, Trivial File Transfer Protocol (TFTP), và game
trực tuyến.
UDP thích hợp với rất nhiều ứng dụng dựa vào một số đặc điểm được mô tả chi tiết
hơn như sau:
 Không cần thiết lập kết nối (No connection establishment): UDP không yêu cầu
quá trình thiết lập kết nối như TCP, do đó nó không làm chậm quá trình truyền dữ
liệu. Đó là lý do tại sao DNS lại chạy nhanh hơn khi sử dụng UDP (DNS có thể
chạy cả trên TCP lẫn UDP).
 Không cần lưu giữ trạng thái kết nối (No connection state): UDP không cần lưu
giữ các thông tin về trạng thái hoạt động của kết nối như TCP (thí dụ: thông số gửi
và nhận gói tin, ACK, sequence number, …), do đó tiêu tốn ít tài nguyên hệ thống
hơn so với TCP, giúp các server có thể phục vụ nhiều client hơn.
 Tổng phí (overhead) cho phần tiêu đề các gói tin nhỏ hơn: trong khi header của
TCP có kích thước 20 bytes thì header của UDP chỉ có 8 bytes, làm cho gói tin
UDP nhỏ hơn và có thể truyền đi nhanh hơn.
 Tốc độ gửi không được điều hòa (Unragulated send rate): TCP có cơ chế điều tiết
tốc tộ truyền khi gặp những đường truyền hỏng hay khi mạng bắt đầu bị tắc nghẽn,
cơ chế này không thích hợp cho những ứng dụng thời gian thực (có thể chấp nhận
một tỉ lệ mất gói tin nhất định, không cần phát lại để đảm bảo tính kịp thời). Trong
khi đó, tốc độ phát của thực thể giao thức UDP chỉ phụ thuộc vào tốc độ gửi của
ứng dụng sử dụng UDP để truyền chứ không phụ thuộc vào mạng có bị tắc nghẽn
(congestion) hay không. Do đó ứng dụng có thể áp dụng các cơ chế khác nhau
theo yêu cầu của nó.
1.2 Khái niệm hệ thống thời gian thực, multimedia, QoS và đảm bảo QoS
1.2.1 Hệ thống thời gian thực
[4] Là hệ thống mà trong đó sự đúng đắn của việc thực hiện các thao tác không
chỉ phục thuộc vào việc thu được kết quả đúng mà còn phải đưa ra kết quả đúng thời
điểm. Điều đó có nghĩa là tính đúng đắn của hệ thống thời gian thực không chỉ phục
thuộc vào kết quả logic của thao tác mà còn phụ thuộc vào thời điểm tạo ra các kết quả.
Giới hạn về thời gian mà các kết quả được đưa ra gọi là thời hạn kết thúc (deadline), đó
là thời điểm muộn nhất có thể chấp nhận được để kết thúc một thao tác.

22. 22
Đặc điểm của hệ thống thời gian thực:
 Các sự kiện bên trong và bên ngoài có thể xảy ra một cách định kỳ hoặc tự phát.
 Sự đúng đắn của hệ thống còn phụ thuộc cả vào việc đáp ứng các ràng buộc thời gian
1.2.2 Truyền thông đa phương tiện (multimedia)
Hệ thống truyền thông đa phương tiện là hệ thống cung cấp tích hợp các
chức năng lưu trữ, truyền dẫn và trình diễn các kiểu phương tiện mang tin rời rạc
(văn bản, đồ hoạ, ảnh…) và liên tục (audio, video) trên máy tính.
Thuật ngữ media: phương tiện truyền đạt thông tin (thí dụ: văn bản, âm thanh,
hình ảnh); còn multimedia có nghĩa là truyền thông tin bằng nhiều phương tiện truyền
đạt một cách đồng thời.
Các kiểu media trong hệ thống đa phương tiện gồm:
 Media độc lập với thời gian: thông tin không liên quan gì đến việc định thời
luồng dữ liệu, ví dụ như văn bản, đồ hoạ, ảnh.
 Media phụ thuộc thời gian: thông tin có quan hệ chặt chẽ với thời gian, phải
được trình diễn trước người sử dụng vào những thời điểm xác định. Ví dụ:
animation (phim hoạt hoạ), audio (âm thanh), video, game online (trò chơi
trực tuyến).
Hệ thống đa phương tiện cũng là hệ thống thời gian thực.
Các ứng dụng đa phương tiện (multimedia) là loại ứng dụng nhạy cảm với độ trễ,
tuy nhiên chúng lại cho phép sự mất mát gói tin ở một mức độ nào đó. Như vậy so với
các ứng dụng truyền thống thì tính chất của nó hoàn toàn ngược lại: chấp nhận mất mát
nhưng yêu cầu độ trễ nhỏ, trong khi các ứng dụng truyền thống thì cho phép độ trễ lớn
và không chấp nhận mất mát dữ liệu.
Các ứng dụng đa phương tiện có thể chia làm 3 lớp lớn như sau [4]:
1.2.2.1 Truyền audio và video đã được lưu trữ:
Đối với các ứng dụng loại này, người dùng tại các máy trạm truy cập đến các files
audio, video… được lưu trữ sẵn trên các máy server. Audio có thể là các bài hát… Video
có thể là những bộ phim…
Trong hầu hết các ứng dụng loại này, sau một thời gian trễ vài giây, các máy trạm
có thể chạy được các file trong khi chúng vẫn tiếp tục nhận phần còn lại từ server. Gần
như tất cả các website phim đều lưu ý người dùng, đợi load khoảng 10s thì bắt đầu xem.
Nhiều ứng dụng còn cho phép tính năng tương tác với người dùng: cho phép người dùng
pause, play, next, previous. Yêu cầu đối với độ trễ và sự biến thiên độ trễ là không chặt
chẽ bằng ở trong ứng dụng thời gian thực như điện thoại Internet, video conference thời

23. 23
gian thực, live stream... Các chương trình dùng để chạy các file audio/video được lưu trữ
trên mạng hiện nay như: Windows Media Player, MPC…
1.2.2.2 Truyền audio và video thời gian thực:
Các ứng dụng cho phép người dùng nghe/xem được các chương trình phát
thanh/truyền hình từ bất kỳ nơi nào trên thế giới. Chẳng hạn người dùng có thể nghe đài
phát từ Anh, các kênh truyền hình trên khắp thế giới từ bất kỳ máy nào kết nối Internet.
Đặc trưng của lớp ứng dụng này là nhiều người có thể đồng thời nhận được cùng một
chương trình audio/video. Các ứng dụng này không cho phép tương tác người dùng.
Cũng như lớp ứng dụng truyền audio/video được lưu trữ, độ trễ các ứng dụng loại này
cho phép tối đa là 10s [12].
1.2.2.3 Ứng dụng tương tác audio và video thời gian thực:
Lớp ứng dụng này cho phép nhiều người dùng sử dụng audio/video để tương tác
với nhau trong thời gian thực. Các ứng dụng cho audio, video thời gian thực ngày nay rất
đa dạng như: voice chat, video call trong Facebook, Skype, các trang live stream... Trong
các ứng dụng tương tác audio/video thời gian thực thì yêu cầu độ trễ nhỏ hơn vài trăm
miligiây. Với âm thanh, độ trễ tốt nhất là nên nhỏ hơn 150 ms, với độ trễ từ 150-400ms
thì có thể chấp nhận được, còn lớn hơn 400 ms thì không thể chấp nhận được [12].
1.2.3 Khái niệm QoS và đảm bảo QoS
[4, 10] Các hệ thống đa phương tiện thường là phân tán, hoạt động trên mạng máy
tính, các yêu cầu tài nguyên cho sự hoạt động của hệ thống thường là động, thí dụ trong
ứng dụng Video conference thì yêu cầu về tài nguyên phụ thuộc số người tham gia. Do
đó, cần có các giải pháp để đảm bảo chất lượng các dịch vụ (đảm bảo QoS) của ứng
dụng thoả mãn yêu cầu của người dùng. Chất lượng dịch vụ là khái niệm khó định nghĩa
chính xác, khái niệm của nó phụ thuộc vào góc nhìn, nhu cầu, yêu cầu của từng người sử
dụng dịch vụ đó. Người dùng muốn chất lượng dịch vụ mình nhận được là như thế nào,
ví dụ như: nghe nhạc, xem video, video call, live stream… thì người dùng chấp nhận
hình nhòe ở mức nhất định, nhưng đảm bảo được độ trễ về truyền thông... Còn với
những người dùng mạng với nhu cầu truyền dữ liệu không yêu cầu cao về thời gian, thì
lúc này yêu cầu về việc gói tin được đảm bảo lại được đặt lên hàng đầu. Theo [10] định
nghĩa thì “QoS (Quality of Service) đề cập đến khả năng cung cấp dịch vụ của một
mạng cho một lưu lượng mạng được lựa chọn nào đó qua các công nghệ khác
nhau”. Mục đích chính của QoS là điều khiển độ trễ và biến thiên độ trễ, giảm tỷ lệ mất
mát gói tin cho các luồng lưu lượng của các ứng dụng thời gian thực và tương tác. Một
điều quan trọng nữa là nó cung cấp quyền ưu tiên cho một hoặc một vài luồng trong khi

24. 24
vẫn đảm bảo các luồng khác (có quyền ưu tiên thấp hơn) không mất quyền được phục
vụ.
Đảm bảo chất lượng dựa trên cơ sở là quản lý tài nguyên vì QoS phụ thuộc vào tài
nguyên khả dụng của hệ thống, việc quản lý tài nguyên ở đây là:
 Tính toán, ước lượng được hiệu năng sử dụng tài nguyên
 Dành tài nguyên cho dịch vụ
 Lập lịch truy cập tài nguyên
Hình 1.3: Kiến trúc cơ bản của QoS [10]
1.2.3.1 Các tham số QoS chính [4]
Hình 1.4: Các tham số QoS chính
Hình 1.4 minh hoạ các tham số QoS chính, bao gồm: độ trễ, thông lượng, tỷ lệ mất tin,
jitter (biến thiên độ trễ).
 Độ trễ: là thời gian để truyền một gói tin từ nguồn đến đích, bao gồm thời gian
phát một gói tin lên đường truyền, thời gian xử lý tại hàng đợi, thời gian xếp hàng

25. 25
chờ tại hàng đợi và thời gian truyền tín hiệu trên đường truyền; nó phụ thuộc vào
tốc độ truyền tin, tốc độ truyền tin càng lớn, độ trễ càng nhỏ và ngược lại. Trong
các thành phần độ trễ nói trên, thời gian chờ thường biến động trọng một miền rất
rộng, nó quyết định mức độ biến động trễ (jitter).
 Thông lượng: thông lượng quyết định khả năng truyền tin, thông lượng được tính
bằng tổng số đơn vị dữ liệu được truyền trong 1 đơn vị thời gian, chẳng hạn số
gói tin hoặc số bytes dữ liệu truyền đi trong 1s.
 Tỷ số mất tin: là số đơn vị dữ liệu bị mất cực đại trong một đơn vị thời gian.
 Jitter: là sự biến thiên của độ trễ.
 Ngoài ra còn có khái niệm kích thước mất tin: đó là số gói tin bị mất liên tiếp
cực đại. Bên cạnh tỷ số mất tin ta có thể dùng khái niệm độ tin cậy: tỷ số mất tin
tỷ lệ nghịch với độ tin cậy
Một số tham số khác:
 Băng thông (bandwidth): Băng thông biểu thị tốc độ truyền dữ liệu cực đại có
thể đạt được giữa hai điểm kết nối hay là số lượng bit trên giây mà mạng sẵn sàng
cung cấp cho các ứng dụng. Nếu có băng thông đủ lớn thì các vấn đề như nghẽn
mạch, kỹ thuật lập lịch, phân loại, trễ… nói chung chúng ta sẽ không phải quan
tâm nhiều, nhưng điều này khó xảy ra vì băng thông của mạng là có hạn. Khi
được sử dụng như một tham số của QoS, băng thông là yếu tố tối thiểu mà một
ứng dụng cần có để hoạt động được.
1.2.3.2 Các mức chất lượng dịch vụ - QoS [4]
Mức chất lượng dịch vụ (mức QoS) chỉ khả năng thực sự của QoS, đó là khả
năng của mạng trong việc phân phát dịch vụ cho một lưu lượng mạng cụ thể. Các mức
dịch vụ khác nhau theo mức độ nghiêm ngặt khác nhau của QoS, được đặc tả bởi sự giới
hạn về dải thông, độ trễ, jitter và khả năng mất tin.

26. 26
Hình 1.5: Ba mức QoS trong mạng không đồng nhất [10]
Có ba mức QoS trong mạng không đồng nhất [10]:
 Dịch vụ cố gắng tối đa (Best-effort service): đây là dịch vụ truyền không đảm
bảo, được đặc trưng bởi việc sử dụng hàng đợi FIFO, không có sự phân loại mức
ưu tiên giữa các luồng.
 Dịch vụ có phân loại (Differentiated services) - QoS mềm. Một luồng nào đó
được phục vụ tốt hơn những luồng khác (xử lý nhanh hơn, được cấp nhiều băng
thông hơn, tỷ lệ mất tin giảm xuống).
 Dịch vụ đảm bảo (Guaranteed service) - QoS cứng. Đó là sự đặt trước tài
nguyên mạng cho một luồng lưu lượng cụ thể.
Đới với từng trường hợp cụ thể ta sẽ triển khai các dịch vụ khác nhau. Các yếu tố
được dùng để lựa chọn dịch vụ triển khai trong mạng:
 Ứng dụng hoặc bài toán cần giải quyết: Mỗi loại dịch vụ nêu trên thích hợp cho
một loại ứng dụng cụ thể. Người dùng không nhất thiết phải sử dụng dịch vụ đảm
bảo khi ứng dụng của họ không yêu cầu đến mức đó. Một dịch vụ phân loại –
hoặc thậm chí là cố gắng tối đa – có thể phù hợp, tuỳ theo yêu cầu của ứng dụng
người dùng.
 Chi phí cho cài đặt và triển khai dịch vụ: dịch vụ đi kèm với chi phí. Do đó
phải cân đối được chất lượng và giá thành.
1.3 Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort) và truyền thông đa phương tiện
[4] Dịch vụ cố gắng tối đa là dịch vụ phổ biến trên mạng Internet và mạng IP nói
chung. Các gói tin được phục vụ theo chiến lược: đến trước sẽ được phục vụ trước,
không cần quan tâm gói tin đó đến từ đâu hay dịch vụ của nó là gì. Đặc điểm của dịch vụ
cố gắng tối đa là nó không từ chối việc đưa vào mạng bất kỳ một lưu lượng nào, tất cả
mọi lưu lượng đến đều được nó đối xử như nhau, mạng chỉ đảm bảo một điều duy nhất
là lưu lượng sẽ được truyền đi bằng một cách tốt nhất mà nó có thể nếu có đủ tài nguyên,
nghĩa là không làm sinh thêm độ trễ nhân tạo và không làm mất gói tin một cách không
cần thiết. Điều này dẫn đến việc nó rất khó đáp ứng được nhu cầu của những dịch vụ đòi
hỏi độ trễ thấp như các dịch vụ trong truyền thông đa phương tiện. Là một vấn đề gây
cản trở rất lớn cho sự phát triển các ứng dụng đa phương tiện trên Internet. Ở thời điểm
hiện tại, đa phần các dịch vụ được nhà mạng cung cấp vẫn sử dụng nguyên tắc “cố gắng
tối đa” này.
Với mạng ngày nay, các ứng dụng truyền thông đa phương tiện đã được cải thiện
đáng kể như băng thông của mạng ngày càng nhiều. Tuy nhiên nó vẫn có nhiều hạn chế,

27. 27
đặc biệt là khi trong mạng xảy ra tắc nghẽn, độ trễ bị tăng đến mức không thể chấp nhận
được.
1.3.1 Hạn chế của dịch vụ cố gắng tối đa
1.3.1.1 Tỉ lệ mất mát gói tin có thể là rất lớn khi xảy ra tắc nghẽn
Ví dụ một gói tin UDP được tạo ra bởi ứng dụng thoại Internet. Nó được đóng gói
trong một gói tin IP và gói tin IP chuyển tới bên nhận. Gói tin được truyền trên mạng
qua các bộ đệm trong các router. Nếu một trong các bộ đệm của router đã đầy thì gói tin
sẽ không được vào hàng đợi. Trong trường hợp này, gói tin bị loại bỏ và nó sẽ không tới
được phía nhận.
Nếu thay bằng TCP, TCP có cơ chế biên nhận nên sẽ truyền lại các gói tin bị mất.
Vấn đề là với các ứng dụng thời gian thực như thoại Internet, hay các ứng dụng video
call, việc truyền lại là không chấp nhận. Chưa nói đến vấn đề với cơ chế điều khiển tắc
nghẽn trong TCP, sau khi gói tin bị mất, tốc độ phát tại phía gửi có thể giảm tới mức
thấp nhất, nhằm tránh tắc nghẽn, điều này ảnh hưởng nghiêm trọng tới chất lượng âm
thanh tại phía nhận. Vì thế, hầu hết các ứng dụng thoại Internet đều chạy trên UDP và
không thực hiện truyền lại các gói tin bị mất, do đó để đảm bảo được chất lượng dịch vụ,
việc mất tin phải ở mức thấp và chấp nhận được, độ trễ cũng phải chấp nhận được. Cơ
chế sửa lỗi FEC (Forward Error Correction) có thể được dùng để che đậy sự mất gói tin.
Tuy nhiên, nếu đường truyền giữa bên gửi và bên nhận bị tắc nghẽn trầm trọng, tỉ lệ mất
gói tin vượt quá 10-20%, khi đó sẽ không có cách nào đạt được chất lượng âm thanh
mong muốn. Đây là hạn chế của dịch vụ cố gắng tối đa [12].
1.3.1.2 Độ trễ end-to-end có thể vượt quá giới hạn chấp nhận được
Hình 1.5: Độ trễ end-to-end
Độ trễ end-to-end là tổng của thời gian xử lý và chờ trong hàng đợi của các router
dọc theo đường truyền từ người gửi đến người nhận, thời gian truyền và thời gian xử lý
của phía nhận.
Delay = P1 + Q1 + P2 + Q2 + P3 + Q3 + P4

28. 28
 Propagation (serialization): Sự chậm trễ truyền tải dữ liệu trên phương tiện truyền
dẫn, hầu hết xảy ra ở các phần, chỉ phụ thuộc vào băng thông.
 Processing, queuing delay: Xảy ra trong Router.
Với các ứng dụng tương tác thời gian thực như điện thoại Internet, độ trễ end-to-end
nhỏ hơn 150ms được coi là không có vấn đề gì (giác quan con người không cảm nhận
được sự khác biệt), độ trễ từ 150-400ms là có thể được chấp nhận được nhưng không
nên lớn đến mức như vậy, độ trễ lớn hơn 400ms là quá lớn, không thể chấp nhận được.
1.3.1.3 Jitter là không thể tránh khỏi [12]
Một trong những thành phần tạo nên độ trễ end-to-end là thời gian chờ ngẫu nhiên ở
hàng đợi của router. Do thời gian chờ ngẫu nhiên này, độ trễ end-to-end có thể thay đổi
đối với từng gói tin, sự biến đổi này được gọi là jitter (biến thiên độ trễ). Có thể loại bỏ
jitter bằng các cách sau: đánh số số tuần tự các gói tin, gán nhãn thời gian cho các gói
tin, tạm dừng chạy.
Sau đây chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn các phương pháp này:
1.3.2 Tổng quan các phương pháp đảm bảo QoS cho truyền thông multimedia
trên nền các dịch vụ Best Effort
1.3.2.1 Loại bỏ jitter ở phía nhận [4, 12]
Với một ứng dụng tiếng nói như điện thoại Internet…, phía nhận cố gắng cung cấp
khả năng chạy đồng bộ các đoạn khi có jitter. Điều này có thể được thực hiện bằng cách
kết hợp ba cơ chế sau:
 Chèn một số tuần tự vào mỗi đoạn, phía gửi sẽ tăng số tuần tự lên 1 khi có một
gói tin được tạo ra.
 Gắn thêm một nhãn thời gian (timestamp) cho mỗi đoạn; phía gửi sẽ gán nhãn
cho mỗi đoạn chính là thời điểm mà đoạn đó được tạo ra.
 Làm trễ việc chạy ở phía nhận. Thời gian làm trễ phải đủ lâu để các gói tin phải
được nhận trước khi tới lượt (thứ tự) chúng được lập lịch chạy. Việc làm trễ có
thể theo khoảng thời gian cố định hoặc thay đổi. Các gói tin không tới được phía
nhận trước thứ tự chạy của chúng được xem như là bị mất.
Có 2 phương pháp làm trễ việc chạy ở phía nhận: tạm dừng cứng và tạm dừng thích
nghi.
 Tạm dừng cứng (fixed playout delay)
Phía nhận thực hiện chạy mỗi đoạn đúng q ms sau khi đoạn đó được tạo ra. Nếu
timestamp của một đoạn là t, phía nhận sẽ chạy đoạn đó tại thời điểm t + q (giả sử đoạn

29. 29
tới phía nhận trước thời điểm theo thứ tự nó được chạy), nếu đoạn có timestamp t đến
sau thời điểm t+q, nó bị coi như đã mất.
Trong chiến lược này, số tuần tự là không cần thiết. Việc quan trọng là lựa chọn
được giá trị q tốt nhất. Như phần 1.3.1.2 đã trình bày, với ứng dụng điện thoại internet
độ trễ cho phép lên tới 400 ms, còn đối với các ứng dụng audio tương tác thì yêu cầu q
nhỏ hơn.
 Nếu tăng q thì tỉ lệ mất gói tin giảm (tốt), nhưng QoS giảm điều này chúng ta cần
phải cân nhắc
 Nếu độ trễ E2E lớn thì dùng q lớn, nếu độ trễ nhỏ và jitter nhỏ thì dùng q nhỏ
 Nếu q << 400 ms, rất nhiều gói tin có thể bị coi như là bị mất, dù vẫn đến đích.
Hình 1.6: Mối quan hệ giữa thời gian tạm dừng và sự mất mát gói tin
Hình 1.6 minh họa mối quan hệ giữa thời gian tạm dừng và sự mất mát gói tin
(gói tin bị coi là mất khi nó tới phía nhận sau thời điểm được chạy). Hình vẽ thể hiện
thời gian mà tại đó gói tin được tạo và được chạy. Hai lựa chọn khác nhau về thời gian
chạy được xét.
 Đường bậc thang bên trái: thời gian các gói tin được tạo ra và gửi đi, cách nhau
20ms.
 Đường bậc thang ở giữa: Trường hợp làm trễ với thời gian ngắn (= p-r), gói tin
thứ 4 tới phía nhận sau thời gian được lập lịch nên bị coi là mất.
 Đường bậc thang bên phải: Trường hợp làm trễ với thời gian dài hơn (= p’-r) (p’
> p): toàn bộ các gói tin đều tới phía nhận trước thời gian được lập lịch và được
chạy.

30. 30
 Làm trễ thích nghi (adaptive playout delay)
Với chiến lược tạm dừng cứng nêu ở trên, khi ta thiết lập một thời gian tạm ngừng
lớn thì gần như tất cả các gói tin đều được gửi tới người nhận mà không xảy ra sự mất
mát gói tin nào, tùy nhiên điều này sẽ làm cho độ trễ là lớn. Với các ứng dụng thoại
internet thì độ trễ cao là điều không thể chấp nhận được, vì vậy cần có những biện pháp
để để giảm tối đa thời gian trễ và vẫn đảm bảo sự mất mát gói tin là chấp nhận được.
Để giải quyết vấn đề trên, ta phải ước lượng được độ trễ và jitter, từ đó điều chỉnh
thời gian làm trễ tại lúc bắt đầu mỗi cuộc hội thoại. Sau đây là thuật toán mà phía nhận
dùng để hiệu chỉnh thời gian làm trễ (playout delay) theo sự thay đổi của độ trễ và jitter.
Gọi ti là timestamp (thời điểm gói tin được sinh ra) của gói tin thứ i, ri là thời điểm
gói tin thứ i tới phía nhận, pi là thời điểm gói tin thứ i được chạy ở phía nhận. Khi đó, độ
trễ end-to-end của gói tin thứ i là ri – ti (giá trị này có thể được thay đổi với tùy gói tin).
Gọi di là độ trễ trung bình cho tới khi nhận được gói tin thứ i, di được tính theo công
thức:
di = (1-u) di-1 + u (ri - ti), với u là một hằng số (ví dụ u = 0.01).
Như vậy di chính là giá trị trung bình đã được làm trơn của các độ trễ r1 – t1, r2 – t2,.... ri -
ti. Gọi vi là độ lệch trung bình giữa độ trễ và độ trễ trung bình, vi được tính theo công
thức:
vi = (1-u) vi-1 + u | ri - ti - di |
di, vi được tính cho mỗi gói tin nhận được, mặc dù chúng chỉ được dùng để tính thời
điểm chạy cho gói tin đầu tiên của mỗi đoạn hội thoại.
Sau khi tính được các ước lượng này, phía nhận sẽ dùng thuật toán sau để tính thời
điểm chạy cho các gói tin: Nếu gói tin i là gói tin đầu tiên của một đoạn hội thoại, thời
điểm chạy của nó được tính theo công thức: pi = ti + di + K*vi trong đó K là hằng số
dương (ví dụ K = 4). K*vi được thêm vào để thiết lập thời gian chạy đủ lâu để chỉ một
phần nhỏ các gói tin bị coi là mất do đến muộn. Thời điểm chạy của các gói tin trong
đoạn được tính bằng timestamp của nó cộng với khoảng thời gian từ khi gói đầu tiên
được sinh ra tại phía gửi đến lúc nó được chạy tại phía nhận. Cụ thể như sau: Đặt qi = pi -
ti là thời gian từ khi gói tin đầu tiên được tạo ra (bên gửi) cho tới khi nó được chạy (bên
nhận). Khi đó gói tin thứ j trong đoạn sẽ được chạy tại thời điểm pj = tj + qj.
Trong thuật toán trên ta đã giả sử rằng phía nhận biết được gói tin nào là gói tin đầu
tiên được tạo ra. Nếu không có sự mất mát gói tin, phía nhận có thể xác định được điều
này bằng cách so sánh timestamp của gói tin thứ i với timestamp của gói tin thứ i-1. Nếu
ti - ti-1 > 20ms, thì phía nhận sẽ biết rằng gói tin thứ i là gói tin đầu tiên của đoạn hội

31. 31
thoại. Nhưng việc mất gói tin là hoàn toàn có thể xảy ra. Trong trường hợp này, 2 gói tin
nhận được trong cùng một đoạn cũng có hiệu 2 timestamp lớn hơn 20ms. Khi đó, số tuần
tự trở nên hữu ích. Phía nhận có thể dùng số tuần tự để xác định khi hiệu hai timestamp
> 20 ms, đâu là trường hợp do gói tin đầu tiên được phát ra, đâu là trường hợp do đã có
sự mất mát gói tin. Cụ thể là: nếu ti - ti-1 > 20ms, và hai gói tin có số tuần tự liên tiếp
nhau thì gói tin thứ i là gói tin đầu tiên của đoạn hội thoại, ngược lại nếu hai gói tin
không liên tiếp thì chắc chắn là có sự mất mát gói tin.
1.3.2.2 Khôi phục các gói tin bị mất
Như chúng ta đã nói ở phần 1.3 việc truyền lại gói tin bị mất là không phù hợp
với ứng dụng thời gian thực như điện thoại Internet, vì có thực hiện truyền lại gói tin thì
khi đến đích cũng đã quá hạn (deadline), gói tin đến sau thời điểm này là không có ý
nghĩa. Có 2 kiểu lược đồ lường trước mất mát là: sửa lỗi ở phía trước - FEC và xen kẽ
(interleaving) [4, 12].
 Sửa lỗi ở phía trước - FEC
Ý tưởng của FEC là thêm các thông tin bổ sung vào gói tin ban đầu, các thông tin
này có thể được dùng để khôi phục các gói tin bị mất. Hiện nay người ta dùng 2 cơ chế
FEC. Cơ chế thứ nhất: gửi một đoạn chứa thông tin bổ sung được mã hoá sau n đoạn.
Đoạn chứa thông tin bổ sung đó thu được bằng cách thực hiện phép XOR n đoạn ban
đầu. Theo cơ chế này, nếu một gói tin nào đó trong n + 1 gói tin bị mất, phía nhận có thể
khôi phục hoàn toàn lại gói tin đó. Nhưng nếu có hai hay nhiều gói tin bị mất, phía nhận
sẽ không thể tái tạo lại được. Nếu để cỡ của khối đó (tức là n + 1) nhỏ, một phần lớn các
gói tin bị mất có thể được khôi phục. Tuy nhiên, cỡ khối càng nhỏ, băng thông đường
truyền càng phải được tăng lên. Cụ thể, băng thông đường truyền tăng theo hệ số 1/n. Ví
dụ nếu n = 4, băng thông phải được tăng 25%. Lược đồ này cũng làm tăng độ trễ bởi vì
phía nhận phải nhận toàn bộ khối gói tin xong mới có thể thực hiện chạy chúng được. Cơ
chế FEC thứ hai là gửi kèm một luồng âm thanh chất lượng thấp hơn luồng ban đầu như
là luồng thông tin bổ sung (xem hình 1.3). Chẳng hạn, phía gửi tạo một luồng bình
thường (được mã hóa PCM với tốc độ 64Kbps) và một luồng tốc độ bit thấp (được mã
hóa GSM, có tốc độ 13 Kbps). Phía gửi sẽ tạo ra gói tin thứ n bằng cách lấy đoạn thứ n
của luồng bình thường và đoạn thứ n-1 của luồng bổ sung. Khi có sự mất gói tin không
liên tục, phía nhận có thể chạy đoạn mã hóa tốc độ bit thấp trong gói tin kế tiếp. Hiển
nhiên là đoạn tốc độ bit thấp cho chất lượng âm thanh thấp hơn đoạn bình thường, nhưng
trên tổng thể gồm nhiều đoạn tốc độ cao, một vài đoạn tốc độ thấp và không có sự mất
mát các đoạn thì vẫn cho chất lượng âm thanh tốt. Trong lược đồ này, phía nhận chỉ phải
nhận 2 gói tin trước khi thực hiện chạy chúng, vì thế phần độ trễ tăng thêm là nhỏ. Hơn

32. 32
nữa, nếu mã hóa tốc độ bit thấp chiếm ít hơn nhiều so với mã hóa bình thường, tốc độ
truyền tăng không đáng kể.
Hình 1.3: Cơ chế thứ 2 của FEC
Để xử lý sự mất gói tin liên tiếp, một biến thể của cơ chế trên có thể được sử
dụng. Thay vì chèn đoạn tốc độ bit thấp thứ n-1 vào đoạn bình thường thứ n, phía gửi sẽ
chèn đoạn tốc độ bit thấp thứ n-1 và n-2 , hoặc chèn đoạn tốc độ bít thấp thứ n-1 và thứ
n-3. Việc chèn càng nhiều đoạn bổ sung vào giúp cho các ứng dụng có thể đáp ứng được
trong nhiều môi trường best-effort, tuy nhiên nó cũng làm tang băng thông cần sử dụng
và làm tăng độ trễ.
 Cơ chế xen kẽ (Interleaving)
Ứng dụng điện thoại Internet có thể gửi âm thanh theo kiểu xen kẽ, phía gửi sẽ
xếp lại thứ tự các phần tử dữ liệu âm thanh trước khi truyền, các phần tử sát nhau sẽ
được xếp cách một khoảng cố định trong luồng truyền đi. Cơ chế này có thể làm giảm
ảnh hưởng của việc mất gói tin. Việc mất gói tin sẽ chỉ làm cho mỗi đoạn nhận được sau
khi được khôi phục lại giảm chất lượng đi chút ít. Hình 1.4 minh hoạ cho cơ chế này.
Mỗi đoạn chứa 4 phần tử, đoạn đầu tiên chứa các phần tử thứ: 1, 5, 9, 13; đoạn thứ 2
chứa phần tử thứ: 2, 6, 10, 14,.. Giả sử đoạn thứ 3 bị mất, các đoạn sau đó được tạo lại
và mỗi đoạn bị mất đi một phần tử (phần tử thứ 3); chất lượng mỗi đoạn thu được chỉ bị
giảm đi chút ít.

33. 33
Hinh 1.4: Cơ chế xen kẻ
Cơ chế trên có thể cải thiện đáng kể chất lượng luồng nhận được. Bất lợi dễ thấy
là tăng độ trễ bởi vì tất cả các đoạn cần phải được tạo lại trước khi chạy. Đây là hạn chế
của nó khi áp cho các ứng dụng tương tác thời gian thực như điện thoại Internet; tuy
nhiên nó thực hiện tốt cho các ứng dụng truyền audio/video được lưu trữ trên server.
Thuận lợi là nó không yêu cầu tăng băng thông.
1.4 Hiệu năng và Đánh giá hiệu năng mạng
Hiệu năng là một vấn đề vô cùng quan trọng trong hệ thống nói chung và trong
mạng máy tính nói riêng. Chúng ta có thể kiểm soát và quản lý hiệu năng trong mạng tốt
và đơn giản với một mạng nhỏ, nhưng với một hệ thống mạng lớn thì việc đánh giá hiệu
năng và đảm bảo được hiệu năng cho mạng lại vô cùng khó khăn và phức tạp. Việc đánh
giá hiệu năng phải được tiến hành từ khi xây dựng giải pháp hệ thống, trong quá trình lắp
đặt, cho đến khi triển khai hệ thống cho khách hàng [2, 3].
1.4.1 Hiệu năng
Khái niệm của hiệu năng có thể được diễn đạt theo nhiều cách khác nhau tuỳ theo
góc độ nghiên cứu. Ví dụ như hiệu năng là một độ đo mức độ thực hiện công việc của
một hệ thống. Đối với một hệ thống tính toán, đánh giá hiệu năng là xác định về mặt
định tính và định lượng chất lượng phục vụ của hệ thống đó đối với một loại bài toán
nhất định. Hiệu năng chủ yếu được xác định bởi sự kết hợp của các nhân tố:
 Tính sẵn sàng (availability).
 Thông lượng (throughput)
 Thời gian đáp ứng (response time).

34. 34
Đối với mạng máy tính, hiệu năng còn được xác định dựa trên các nhân tố khác nữa như
độ trễ (delay), độ tin cậy (reliability), tỉ lệ lỗi (error rate)... [3]
1.4.2 Các phương pháp đánh giá hiệu năng mạng
 Mô hình giải tích
Dựa trên các tính toán toán học để đánh giá hiệu năng của một mạng. Ưu điểm cua
nó là chi phí thực hiện thấp nhất, bởi vì khi muốn tính hiệu năng với các tham số khác ta
chỉ cần thay đổi các tham số hệ thống và cấu hình mạng với một chi phí rất thấp (chỉ cần
thực hiện lại các thao tác tính toán đã xây dựng trước). Nhược điểm của phương pháp
này là các bài toán khi đánh giá ta phải đơn giản hóa nó đi bằng các giả thiết thích hợp,
hoặc tách bài toán thành các nhiều cấp nhỏ hơn. Các kết quả thu được thường không
phản ánh chính xác thực tế, cho nên phương pháp này thường chỉ được sử dụng ngay
trong giai đoạn đầu của việc thiết kế mạng, giúp cho người thiết kế dự đoán được các giá
trị giới hạn của hiệu năng. Ngoài ra, các kết quả của phương pháp này bắt buộc phải
được kiểm nghiệm bằng các phương pháp khác, như mô phỏng hoặc đo (được trình bày
dưới đây).
 Mô phỏng
Trong việc đánh giá hiệu năng mạng, mô phỏng là một kỹ thuật sử dụng máy tính để
thực hiện các thí nghiệm về mạng. Với cách này chúng ta có thể theo dõi được sự hoạt
động của mạng theo tuần tự thời gian thời gian. Đối với phương pháp đánh giá hiệu nay
này, việc quan trọng nhất là xây dựng được bộ mô phỏng. Việc này đòi hỏi nhiều công
sức và thời gian. Độ lớn của bộ mô phỏng tuỳ thuộc vào độ phức tạp của thí nghiệm mô
phỏng. Nó thường được xây dựng có cấu trúc, cho phép mô-đun hoá chương trình mô
phỏng thành tập các chương trình con, sao cho việc sửa đổi, bổ sung các chương trình
con được dễ dàng. Ngoài ra, các chương trình mô phỏng cũng phải được xây dựng sao
cho tối ưu hoá về mặt tốc độ nhằm làm giảm thời gian chạy mô phỏng. Phương pháp này
có ưu điểm là người đo có thể tùy ý chọn các thiết bị ảo, từ đó đánh giá mức độ phù hợp
của mạng trong hệ thống.
 Đo
Đo là phương pháp xác định hiệu năng bằng cách đo các tham số trên mạng thực. Hai
vấn đề quan trọng mà việc đo phải thực hiện đó là:
 Thu thập số liệu để lập mô hình dữ liệu vào cho các phương pháp đánh giá hiệu
năng khác.
 Kiểm chứng các mô hình khác dựa trên các số liệu đo được.
Việc đo phải được thực hiện liên tục từ lúc bắt đầu xây dựng giải pháp cho hệ thống,
đến lúc lắp đặt và sau khi đưa hệ thống vào hoạt động. Trong giai đoạn xây dựng giải

35. 35
pháp, đo sẽ giúp quyết định những thiết bị nào phù hợp nhất với yêu cầu của khách hàng.
Trong giai đoạn lắp đặt, việc đo hiệu năng giúp người ta điều chỉnh lại cấu hình cho phù
hợp. Việc đo hiệu năng mạng sau khi hệ thống đi vào hoạt động giúp quản trị viên theo
dõi tình trạng của mạng để có các phương án khắc phục các sự cố nếu có. Hiện nay, hầu
như tất cả các hệ thống mạng đều tích hợp bên trong nó các công cụ đo và đánh giá hiệu
năng, nhờ đó có thể đo hiệu năng bất cứ lúc nào trong suốt thời gian vận hành của hệ
thống.
Nhược điểm của Đo là nó phải được thực hiện trên mạng thực, nên chi phí tùy thuộc
vào công cụ mà ta thực hiện. Vì đo là phương pháp thực tế, nên nó phải được thực hiện
nhiều lần, lặp đi lặp lại, trên các khoảng thời gian liên tục và khác nhau, để có thể thu
thập được dữ liệu một cách tốt nhất và từ đó mới có thể đưa ra các kết luận chính xác
dựa trên các kết quả đo này.
Trong khuôn khổ luận văn này, phương pháp mô phỏng sẽ được chúng tôi lựa chọn
để đo hiệu năng và đánh giá các kết quả dựa trên kết quả mô phỏng. Bộ mô phỏng được
sử dụng là bộ mô phỏng NS 2.35. Cài đặt thông qua source từ link:
https://sourceforge.net/projects/nsnam/files/allinone/ns-allinone-2.35/ trên hệ điều hành
Ubuntu 16.04. Một vài hỗ trợ của NS 2.35 dành cho mạng truyền thống và mạng diffserv
sẽ được chúng tôi trình bày ở dưới các chương có mô phỏng tương ứng.

36. 36
CHƯƠNG 2. CÁC KẾ HOẠCH QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI ĐỘNG
CHO TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN TRÊN KIẾN TRÚC
MẠNG TRUYỀN THỐNG
Trong lý thuyết hàng đợi, người ta đã chứng minh rằng thời gian trung bình mà
các gói tin đi qua hàng đợi, bao gồm thời gian các gói tin phải chờ trong hàng đợi cộng
với thời gian chúng được phục vụ, tỉ lệ thuận với chiều dài trung bình của hàng đợi và tỉ
lệ nghịch với tốc độ đến hàng đợi trung bình [3]. Điều này được Little phát biểu bằng
công thức: L = λ.W (⇒ W = L/λ), trong đó: L (packets) là chiều dài trung bình của hàng
đợi, λ (packets/s) là tốc độ đến trung bình của các gói tin, và W là thời gian đi qua hàng
đợi (s).
Mục tiêu chính của các chiến lược quản lý hàng đợi là giữ cho chiều dài hàng
đợi đủ nhỏ và ổn định, đảm bảo độ trễ trung bình của các gói tin không vượt quá
mức cho phép, nhưng vẫn có hệ số sử dụng đường truyền cao [1, 15]. Hai yêu cầu
trên là trái ngược nhau, chính vì vậy cần có sự thoả hiệp. Để biểu diễn sự thoả hiệp,
người ta đưa ra một đại lượng gọi là “công suất”, đó là tỷ lệ giữa thông lượng và độ trễ.
Điểm làm việc tối ưu là điểm có “công suất” cực [2]. Nội dung chính của chương 2 là
trình bày về 2 cơ chế lập lịch phổ biến và 2 chiến lược quản lý hàng đợi động AQM tiêu
biểu trong mạng truyền thống nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS cho truyền thông
đa phương tiện. Qua đó chúng ta sẽ so sánh 2 chiến lược quản lý hàng đợi động AQM
qua mô phỏng cụ thể.
2.1 Cách tiếp cận truyền thống và hệ quả
Để quản lý kích thước hàng đợi trong kỹ thuật truyền thống, ta thiết lập độ dài tối
đa cho mỗi hàng đợi. Các gói tin đến sẽ được cho vào hàng đợi, khi hàng đợi đầy, các
gói tin đến sau đó sẽ bị loại bỏ, đến khi hàng đợi có chỗ trống do có gói tin được chuyển
đi thì càng gói tin tiếp theo mới được nhận vào hàng đợi (đây là chính sách FIFO, trong
NS được biết đến với tên là DropTail). Phương pháp này được sử dụng trong Internet
trong nhiều năm, song nó có 2 nhược điểm chính sau đây [8, 1]:
2.1.1 Hiện tượng Lock-Out và Global Synchronization
Trong một vài tính huống đặc biệt, DropTail cho phép một hoặc một vài dòng lưu
lượng độc quyền chiếm hàng đợi, làm cho các gói tin của các kết nối khác không thể
được nhận vào, ta nói chúng bị “lock-out”. Khi hiện tượng “lock-out” xảy ra, nếu thực
thẻ gửi sử dụng giao thức TCP thì chúng sẽ bị timeout khi đi qua hàng đợi, lúc này theo
thuật toán tránh tắc nghẽn chúng sẽ đồng thời giảm kích thước cửa sổ phát và thực hiện
rút lui theo hàm mũ theo thuật toán tránh tắc nghẽn, làm cho lưu lượng trên mạng giảm

37. 37
mạnh. Đó là hiện tượng đồng thời giảm lưu lượng trên toàn mạng, được gọi là - “global
synchronization”, gây lãng phí dải thông của mạng [20].
2.1.2 Hiện tượng Full Queues
Với “Tail-Drop”, hàng đợi có thể thường xuyên ở trạng thái đầy hoặc gần đầy
trong khoảng thời gian dài, vì việc loại bỏ gói tin đến chỉ thực hiện khi hàng đợi đã đầy.
Ngoài ra, vì lưu lượng trên Internet thường xuyên có sự bùng nổ, các gói tin đến hàng
loạt một lúc gây nên bùng nổ trong mạng, để đáp ứng được nhu cầu phục vụ ta phải tăng
kích thước hàng đợi đủ để có thể hấp thu được sự bùng nổ dữ liệu. Nhưng việc tăng kích
thước hàng đợi sẽ dẫn đến độ trễ và Jitter tăng cao. Nên việc sử dụng “Tail-Drop” sẽ dẫn
đến việc độ trễ và thăng giáng độ trễ của các gói tin đi qua mạng có giá trị cao. Ngoài
“Tail-Drop”, hai phương pháp khác có thể được áp dụng khi hàng đợi đầy là loại bỏ
ngẫu nhiên hoặc loại bỏ ở đầu khi đầy. Cả hai trường hợp này có thể giải quyết được vấn
đề “lock-out” như đã nói ở trên nhưng không giải quyết được vấn đề thứ 2 là “full-
queue”.
2.2 Chiến lược AQM
Hàng đợi đầy chính là dấu hiệu của tắc nghẽn. Các chiến lược truyền thống chỉ
thực hiện loại bỏ gói tin khi hàng đợi đầy, lúc này thì mạng đã ở trong tình trạng tắc
nghẽn khó kiểm. Để giải quyết vấn đề này, chúng ta cho phép gateway loại bỏ các gói tin
trước khi hàng đợi đầy, khi đó các thực thể đầu cuối có thể phản ứng lại tắc nghẽn khi
hiện tượng này mới chớm có dấu hiệu xuất hiện. Cách tiếp cận này được gọi là quản trị
hàng đợi động – Active Queues Manegement AQM. Với chiến lược này, gateway sẽ
quyết định cách thức loại bỏ gói tin trong hàng đợi của nó. Điều cần phải chú ý là, AQM
phải được gắn với các giao thức vận chuyển có áp dụng các cơ chế điều khiển lưu lượng
và tránh tắc nghẽn kiểu end-to-end (như TCP), và nó không có tác dụng đối với các giao
thức vận chuyển không áp dụng cơ chế điều khiển lưu lượng (như UDP).
Nhìn chung, các chiến lược AQM đem lại các lợi ích được trình bày dưới đây:
2.2.1 Giảm số gói tin bị loại bỏ tại router
Sự bùng nổ các gói tin là không thể tránh được trong mạng chuyển mạch gói.
Bằng việc giữ kích thước trung bình của hàng đợi nhỏ, AQM sẽ cung cấp dung lượng
lớn hơn để hấp thu các bùng nổ xảy ra một cách ngẫu nhiên mà không cần loại bỏ hàng
loạt gói tin đến khi hàng đợi bị đầy.
2.2.2 Giảm độ trễ
AQM giữ kích thước hàng đợi trung bình nhỏ, dẫn đến độ trễ trung bình của các
gói tin cũng nhỏ. Điều này đặc biệt tốt với các ứng dụng tương tác thời gian thực trong
truyền thông đa phương tiện như các ứng dụng thoại, video call… ứng dụng mà độ trễ
thấp đồng nghĩa với hiệu quả tốt.

38. 38
2.2.3 Tránh hiện tượng Lock-Out
AQM đảm bảo rằng hầu như luôn luôn có vị trí trống trong bộ đệm khi một gói
tin đến, do đó tránh được hiện tượng Lock-Out. Cũng với lý do đó, AQM có thể làm cho
router không chống lại các dòng có thông lượng thấp nhưng có độ đột biến cao.
2.3 Chiến lược RED
2.3.1 Giới thiệu
RED (Random Early Detection of congestion; Random Early Drop) là một trong
những thuật toán AQM đầu tiên được đề xuất vào năm 1993 bởi Sally Floyd và Van
Jacobson, hai nhà khoa học của Phòng thí nghiệm Lawrence Berkeley, thuộc Đại học
Califonia, Mỹ [16]. Do những ưu điểm nổi bật của nó so với các thuật toán quản lý hàng
đợi trước đó, RED đã được cài đặt và triển khai trên mạng Internet. RED là một chiến
lược AQM đặc biệt, áp dụng cho mạng chuyển mạch gói, được thiết kế để đi cùng với
giao thức điều khiển tắc nghẽn TCP. Ưu điểm chính của RED là tính đơn giản, không
yêu cầu tất cả các gateway và máy tính trên Internet cùng phải sử dụng kỹ thuật này, mà
có thể triển khai dần.
Điểm cơ bản nhất trong công trình của họ là cho rằng nơi hiệu quả nhất để phát
hiện tắc nghẽn và phản ứng lại hiện tượng này chính là tại các gateway. Các thực thể
nguồn cũng có thể làm điều này thông qua thời gian phục vụ ước lượng tại gateway,
thông qua độ trễ end-to-end, qua sự thay đổi thông lượng, hoặc từ các gói tin bị loại bỏ.
Tuy nhiên, khung nhìn của một kết nối cụ thể bị giới hạn bởi thời gian phát tin (mỗi kết
nối có một thời gian phát gói tin nhất định) và số lượng dữ liệu phát, ngoài ra nó cũng
không biết những gateway nào đang bị tắc nghẽn, không phân biệt được độ trễ lan truyền
và độ trễ hàng đợi (độ trễ mà gói tin phải chờ trong hàng đợi). Chỉ có gateway mới có
cái nhìn đúng đắn về trạng thái của hàng đợi, sự chia sẻ đường truyền của các kết nối đi
qua nó tại mọi thời điểm, cũng như yêu cầu chất lượng dịch vụ của các dòng lưu lượng.
2.3.2 Nguyên tắc hoạt động
 Phát hiện sớm tắc nghẽn, bằng cách thường xuyên giám sát kích thước hàng đợi
trung bình. Tránh tắc nghẽn bằng cách loại bỏ các gói tin trong hàng đợi theo một
số quy tắc nhất định, để giữ cho kích thước hàng đợi trung bình đủ nhỏ, làm cho
mạng hoạt động ở vùng có độ trễ thấp và thông lượng cao, trong khi vẫn cho phép
kích thước hàng đợi dao động trong một miền nhất định để hấp thụ các thăng
giáng ngắn hạn.
 Báo hiệu sớm tắc nghẽn. Khi có dấu hiệu của tắc nghẽn, ngoài biện pháp loại bỏ
các gói tin nêu trên, cần áp dụng biện pháp đánh dấu vào trường ECN (Explicit
Congestion Notification) của gói tin với một xác suất nhất định, để báo hiệu cho
nguồn giảm lưu lượng đưa vào mạng (thông tin ECN được bên đích gửi cho bên
nguồn trong gói tin ACK). Việc đánh dấu được thực hiện ngẫu nhiên để tránh

39. 39
hiện tượng global synchronization và không chống lại các dòng lưu lượng có giá
trị trung bình thấp nhưng độ thăng giáng cao [17, 21].
2.3.3 Mục tiêu
Mục tiêu chính của RED là phát hiện sớm tắc nghẽn bằng cách theo dõi kích
thước hàng đợi trung bình, tránh tắc nghẽn bằng cách điều khiển kích thước hàng
đợi trung bình nằm trong một vùng đủ nhỏ và ổn định. RED còn hướng đến các mục
tiêu như tránh hiện tượng đồng bộ toàn cục, không chống lại các dòng lưu lượng có đặc
tính đột biến và duy trì cận trên của kích thước hàng đợi trung bình ngay cả khi không có
được sự hợp tác từ các giao thức tầng giao vận.
Để đạt được các mục tiêu đó, các gateways tránh tắc nghẽn phải làm được những
nhiệm vụ dưới đây:
 Việc đầu tiên là phát hiện sớm tắc nghẽn, giữ cho kích thước hàng đợi trung
bình đủ nhỏ, làm cho mạng hoạt động ở vùng có độ trễ thấp và thông lượng
cao, trong khi vẫn cho phép kích thước hàng đợi dao động trong một miền
nhất định để hấp thụ các thăng giáng ngắn hạn. Như kết quả từ nghiên cứu của
Sally Floyd và Van Jacobson [16], gateway là nơi thích hợp nhất để phát hiện tắc
nghẽn và cũng là nơi thích hợp nhất để quyết định chọn kết nối cụ thể nào để
thông báo tắc nghẽn.
 Việc thứ hai là thông báo tắc nghẽn tới nguồn phát. Việc này được thực hiện
bằng cách đánh dấu và thông báo cho nguồn phát giảm lưu lượng xuống. Thông
thường gateway sẽ loại bỏ gói tin. Tuy nhiên, nếu tắc nghẽn được phát hiện trước
khi hàng đợi đầy thì nên đánh dấu gói tin thay vì loại bỏ nó để báo hiệu tắc nghẽn.
(xem phần 2.4.2)
 Một mục tiêu quan trọng mà các gateway cần đạt được là tránh hiện tượng
đồng bộ toàn cầu và không chống lại các dòng lưu lượng có đặc tính đột biến.
RED gateway chọn ngẫu nhiên các gói tin đến để đánh dấu; với phương pháp này
xác suất đánh dấu một gói tin từ một kết nối cụ thể tỉ lệ với phần băng thông được
chia sẻ của kết nối đó tại gateway.
 Một mục tiêu nữa là điều khiển được kích thước hàng đợi trung bình ngay cả
khi không có sự hợp tác từ các thực thể nguồn phát. Mục tiêu này được RED
thể hiện bằng cách loại bỏ các gói tin đến khi kích thước hàng đợi trung mình
vượt quá ngưỡng cho phép.
2.3.4 Giải thuật

40. 40
Hình 2.5: Giải thuật tổng quát cho RED gateways [16]
Giải thuật tại RED gateway gồm hai giải thuật tách biệt: Giải thuật tính kích
thước hàng đợi trung bình quyết định mức độ bùng nổ cho phép trong hàng đợi tại
gateway và giải thuật tính xác suất đánh dấu quyết định mức độ thường xuyên của việc
đánh dấu gói tin của gateway. Giải thuật tính xác suất đánh dấu phải đảm bảo sao cho
các gói tin được đánh dấu tại những khoảng không gian đều nhau, để tránh hiện tượng
đồng bộ toàn cầu, trong khi vẫn giữ kích thước hàng đợi trung bình ở một giới hạn nhất
định.
2.3.4.1 Tính kích thước hàng đợi trung bình [16, 1]
Mỗi khi có một gói tin đến, sẽ tính kích thước hàng đợi trung bình – avg bằng bộ lọc
thông thấp (Low Pass Filter):
avg = (1 – wq) * avg + wq * q
 q: kích thước hàng đợi hiện thời.
 wq: trọng số hàng đợi, nhận giá trị trong miền 0..1. wq còn được gọi là hệ số làm
trơn, wq càng nhỏ thì mức độ làm trơn càng cao, wq càng lớn thì avg càng bám sát
giá trị tức thời của q. Như vậy wq quyết định độ lớn và độ kéo dài cho phép của sự
bùng nổ lưu lượng.
Sau đó avg được sử dụng để tính xác suất loại bỏ gói tin, như trình bày dưới đây.
2.3.4.2 Tính xác xuất loại bỏ gói tin [16, 1]
Khi có một gói tin đến, nó sẽ bị loại bỏ với xác suất pa, được tính như dưới đây:
pa = pb/(1-count*pb)
pb = maxp*(avg– minth)/( maxth – minth)
 maxp: xác suất loại bỏ tối đa.
 minth: ngưỡng dưới của hàng đợi.
 maxth: ngưỡng trên của hàng đợi.
 count: số gói không bị loại bỏ kể từ gói bị loại bỏ cuối cùng trước đó.
Chúng ta thấy:

41. 41
 Khi avg ≤ minth, pb = 0, nên không có gói tin nào bị loại bỏ.
 Khi avg tăng từ minth đến maxth, xác suất loại bỏ gói gói tin pb tăng từ 0 đến maxp.
 Khi avg ≥ maxth, pb =1, nên tất cả các gói tin đều bị loại bỏ.
 pa tăng chậm khi count tăng.
 Giá trị maxp sẽ quyết định tần số loại bỏ gói là lớn hay nhỏ, nó quyết định avg sẽ
nằm ở mức nào trong khoảng từ minth đến maxth. Vì vậy tùy từng yêu cầu mà có
thể thiết lập maxp cho phù hợp. Thí dụ, để avg nằm trong khoảng giữa minth và
maxth, giá trị maxp phù hợp là 0.02. Tuy nhiên nếu tắc nghẽn thường xuyên xảy
ra, cần chọn maxp lớn hơn, thí dụ bằng 0.1.
RED có một tuỳ chọn: để đảm bảo xác suất một gói bị loại bỏ tỉ lệ với thông lượng
tính bằng bit/s chứ không phải packet/sec, pb được tính như sau [22]:
Trong trường hợp này, một gói tin lớn dễ bị loại bỏ hơn là một gói tin nhỏ.

42. 42
Hình 2.6: Giải thuật RED chi tiết
2.3.5 Thiết lập tham số cho RED
Từ thuật toán nêu ở phần 2.4.4 ta thấy, RED có 4 tham số cố định cần phải đặt trước,
đó là các tham số: Trọng số hàng đợi wq, ngưỡng dưới của hàng đợi minth, ngưỡng trên
của hàng đợi maxth, xác suất loại bỏ tối đa maxp. Các tham số này của RED rất quan
trọng, nó ảnh hướng trực tiếp đến chất lượng của thuật toán. Ở khuôn khổ luận văn này,
tôi xin phép được dùng lại các khuyến nghị về việc chọn các tham số cho RED từ nghiên
cứu và đánh giá của tác giả [1]:
 Nên chọn maxth/ minth = 3
 minth không nên nhỏ hơn 5

43. 43
 Nên chọn maxp = 0.1. Tuy nhiên tùy theo từng yêu cầu cụ thể mà ta thiết lập maxp
một cách phù hợp. maxp cao thì tỷ lệ loại bỏ gói tin cao, lúc này kích thước hàng
đợi trung bình sẽ nằm gần minth. maxp thấp thì tỷ lệ loại bỏ gói tin thấp, lúc này
kích thước hàng đợi trung bình sẽ nằm gần maxth
 Nên chọn wp = 0.002
2.3.6 Mô phỏng RED và so sánh với DropTail
Tiến hành mô phỏng RED trên bộ mô phỏng NS2 – phiên bản 2.35. Áp dụng kết quả
từ [1] làm cơ sở để chúng tôi chọn các tham số RED phục vụ cho các mô phỏng sau này
của chúng tôi. Sau đây là phần mô phỏng của chúng tôi nhằm so sánh và đánh giá hiệu
năng giữa chiến lược RED và DropTail.
Chú ý: Có một điều lưu ý là với gói tin kích thước ví dụ 1000 bytes thì sẽ có thêm 40
bytes ở header được thêm vào [11, tr.77].
2.3.6.1 Cấu hình mạng mô phỏng
File code TCL mô phỏng và file tính toán các thông số như kích thước hàng đợi,
thông lượng đường truyền, hệ số sử dụng đường truyền, độ trễ… tương ứng với mô
phỏng ở hình 2.7 được tôi trình bày ở phụ lục với tên là: red.tcl và redPerl.pl

44. 44
Hình 2.7: Cấu hình mạng mô phỏng so sánh giữa RED và DropTail
Mạng mô phỏng gồm 14 node được đánh số và thứ tự như hình 2.7; 5 luồng tcp gắn
với 5 node 1, 2, 3, 4, 5 và một luồng udp gắn với node 6. Tất cả các luồng cùng chia sẻ
đường truyền chung từ node r1 đến node r2. Các nguồn hướng đến các đích tương ứng
như: s1 đi đến d1, s2 đi đến d2.... Đường truyền giữa các node đều là full-duplex, không
lỗi:
- s1-r1, s2-r1, s3-r1, s4-r1, s5-r1: 10Mbps, 1ms
- d1-r2, d2-r2, d3-r2, d4-r2, d5-r2: 10Mbps, 1ms
- s6-r1: 3Mbps, 10ms.
- r1-r2: 1Mbps, 20ms.
Từ s1 đến s5 là các luồng TCP với nguồn FTP (fpt1, fpt2…). S6 là UDP nguồn
CBR (nguồn sinh lưu lượng với tốc độ không đổi). Các thực thể nhận TCP tương ứng là
sink1, sink2… Thực thể nhận UDP là null. Kích thước gói in TCP bằng 1000 bytes,
hàng đợi Q đặt giữa node r1 và r2 có kích thước là 100 gói tin. Các thực thể gửi FPT
được đưa vào mạng trong các khoảng thời gian bắt đầu từ cách nhau 0.1s bắt đầu từ ftp1
ở 0.1s và kết thúc ở. Thực thể CBR gửi vào mạng trong các khoảng: 6s – 7s, 15s – 17s,

45. 45
19.0s - 20.0s, tốc độ truyền 2Mbps; mục đích đưa nguồn CBR trong các khoảng thời
gian như vậy là để gây lưu lượng đột biến cho mạng. Tổng thời gian mô phỏng là 50s.
Tôi sẽ thay đổi chính sách quản lý tại hàng đợi Q lần lượt là DropTail và RED
và so sánh các kết quả. Với mỗi mô phỏng tôi đưa ra 3 đồ thị: kích thước hàng đợi
trung bình, thông lượng của mỗi kết nối và kích thước cửa sổ để đánh giá các đại lượng
liên quan như độ trễ trung bình, thông lượng của từng kết nối, và nghiên cứu hiện tượng
đồng bộ toàn cục. Sau đây là chi tiết về kết quả thu được từ các mô phỏng.
Bảng 2.1: Bảng kết quả thống kê của mô phỏng 1 so sánh giữa RED và DropTail
Chiến lược Kích thước hàng đợi
trung bình (gói tin)
Độ trễ hàng đợi
trung bình (ms)
Hệ số sử dụng
đường truyền (%)
DropTail 67.00 557.00 94.33
RED 15.00 123.00 93.41
Đồ thị 2.1: Đồ thị kết quả thu được từ mô phỏng so sánh giữa RED và DropTail
a. Kích thước hàng đợi trung bình a. Kích thước hàng đợi trung bình
b. Thông lượng của mỗi luồng b. Thông lượng của mỗi luồng

46. 46
c. Kích thước cửa sổ của các luồng
TCP
c. Kích thước cửa sổ của các luồng TCP
d. Kích thước cửa sổ của các luồng
TCP phóng to giai đoạn đột biến
d. Kích thước cửa sổ của các luồng
TCP phóng to giai đoạn đột biến
Hình 2.8: Kết quả mô phỏng với DropTail Hình 2.9: Kết quả mô phỏng với RED
 Mô hình mạng như trên với chính sách DropTail
Từ kết quả thu được ở mô phỏng hình 2.7, nhìn vào hình 2.8 ta thấy:
 Trong các khoảng thời gian: 5s – 7s, 15s – 17s, 19-20s khi ta đưa luồng cbr vào
để tạo lưu lượng đột biến trong mạng, nguồn cbr phát với tốc độ 2Mb vượt quá
dung lượng đường truyền chung dẫn đến ở hàng đợi Q xảy ra hiện tượng lock-out.
Hiện tượng Lock-out xảy ra dẫn đến hiện tượng global synchronization xảy ra -
các kết nối tcp đồng loạt giảm kích thước cửa sổ phát và kích thước cửa sổ về đến
0 (hình 2.8c – 8s, 18s, 21s), đi cùng với kích thước cửa sổ giảm đồng loạt là thông
lượng các kết nối tcp giảm xuống đột ngột (hình 2.8b). Hiện tượng sụt giảm thông